Хидрофизични свойства

Хидрофизичните свойства се отнасят свойствата, характеризиращи статичното или циклично въздействие на водата или водната пара върху строителните материали. Водопопиваемост(водопоглъщаемост)- свойството на материалите да поглъщат и задържат вода, когато са в допир с нея. Тя се определя чрез пълното насищане с вода на предварително изсушен материал. В зависимост от условията на отлежаване на пробния образец тя бива; – при пълно потапяне и обикновено налягане (760 mmHg стълб); – при пълно потапяне и повишено налягане (водонасищане); – при часично потапяне (капилярна водопопиваемост). Водопопиваемостта при пълно потапяне и обикновено налягане може да се изчисли по формулите: Впм=[(mвп – mс)/mc] .100   [%],    Впo=[(mвп – mс)/Vo] .100   [%], където Впм – водопопиваемост по маса, [%]; Впо – водопопиваемост по обем, [%]; mвп – масата на пробния образец след престой във вода до получаване на постоянна маса, [кг] или [m3]; mc – маса на изсушения пробен образец при 105°С, [kg] или [dm3]; Vo – обем на пробния образец, [dm3]. Отношението на водопопиваемостта по обем към водо­попиваемостта по маса ни дава обемната маса на материала: Впо/Впм = rо Тъй като при потапяне и обикновено налягане празнините и порите на материала не се запълват изцяло с вода, пробните тела се обработват под вакуум, изваряват се или се изследват под налягане. Това се прави, за да може да се получи пълно водонасищане на празнините и порите на материала. Водопопиваемостта на материалите е различна и се колебае в широки граници: за порьозните топлоизолационни материали с отворени пори 100%, за гранита – 0,02 – 0,07%, кирпич 8 – 15% и др. Като допълнителна характеристика за материалите се използва т. нар. пълна водопопиваемост, която се използва за оценка на структурата на материалите и се характеризира с коефициента на насищане на порите с вода – КН:  К­Н = Впм/Внм където: Внм – абсолютно водонасищане, [%]. Този коефициент се изменя от 0, когато всички пори в материала са закрити като при различните хидроизолации, до 1, когато всички пори са открити. Намаляването на К при една и съща порьозност показва, че намалява откритата порьозност, а това води до повишаване на мразоустойчивостта на материалите. Водопопиваемостта оказва отрицателно влияние върху някои от свойствата на материалите: нараства топлопроводността и обемната маса, намаляват якостта и мразоустойчивостта, някои материали набъбват. Водоустойчивост-тази характеристика ни дава степента на понижение на якостта на материала при водонасищането му. Представлява отношението на якостта на материала, наситен с вода RB , към якостта на сухия материал RC , обозначава се с Кp и се определя по формулата: Kp = RB/RC За различните материали той се изменя от 0 при глината, каолина и др. до 1 за металите, стъклото и др. Смята се, че естествените и изкуствените материали, за които К < 0,8, не могат да се използват за строителни конструкции, контактуващи с вода. За много строителни материали този коефициент е неприложим, тъй като насищането с вода води до необратими изменения в структурата им, до увеличаване на обема, съпроводено с големи деформации, до изменение на форма, интериорен дизайн и др; Поради тези причини при определяне областта на приложение на материалите трябва да се отчитат измененията, предизвикани от овлажняването.Хигроскопичност – свойството на капилярно-порьозните материали да поглъщат вода (водни пари) от околната въздушна среда. Поглъщането на водни пари от въздуха се обуславя както от полимолекулната адсорбция на водните пари по вътрешната повърхност на порьозните материали, така и от капилярната кондензация на парите. Този физико-химичен процес на поглъщане на водни пари от въздуха се нарича сорбция2 и има обратим характер. В голяма степен хигроскопичността зависи от структурата на материалите, от вида и размерите на порите, от големината на вътрешната им повърхност и др. Така например топлоизолационните материали с порьозна структура и голяма порьозност, а следователно и с голяма вътрешна повърхност, имат висока сорбционна способност. С повишаване на налягането на водната пара, т. е. с увеличаване на относителната влажност на въздуха при постоянна температура, нараства сорбционната влажност на материалите. Количеството на абсорбирания газ (пара) се определя по уравнението на Фрейнд-лих : А = R.p1/n където р – налягането на газа при достигане на равновесно състояние; R и n – емпирични коефициенти, постоянни за дадените адсорбенти и газове при определена температура По-нататъшното увеличаване на хигроскопичната влажност на материала става за сметка на капилярната кондензация, която е възможна само в капиляри с радиуси, по-малки от 1000А. В резултат на процесите на абсорбция и капилярна кондензация на водни пари от въздуха влажността на порьозните строителни материали е висока. Повишената хигроскопичност на някои топлоизолационни материали е съществен недостатък, тъй като се влошават топлоизолационните им свойства. Сорбционното овлажняване на материалите може да се намали по няколко начина -чрез покриване с хидрофобни обвивки; чрез използване на материали със затворени пори; чрез намаляване броя на микропорите и др. Водопропускливост така се нарича свойството на материалите да пропускат вода, която е под налягане. В зависимост от вида на материалите тя се определя  при  постоянно  или променливо налягане като при полагане на замазка. Водопропускливостта се характеризира с коефициента на филтрация К , който се определя по формулата: Кф = VB.a/S(P1-P2)t където Кф=VB количеството вода m3, което преминава през сечение с площ S=1 см2 от пробното тяло, с дебелина „а“==1m, за време t=1h, при разлика в хидростатичното налягане на границата на двете повърхности Р1 – Р2=1mH2О стълб. Размерността нa ефициента е [скорост]. Мразоустойчивост-така се нарича свойството на водонапити до постоянна маса материали да издържат определен брой цикли на замразяване и размразяване, без това да доведе до значителна загуба на маса и якост. Едно замразяване и размразяване се нарича цикъл, а броят на циклите, които трябва да издържат изпитваните материали, се движи от 10 до 200 в зависимост от условията на експлоатация, при които ще се намира материалът и най-ниската средноденонощна температура на климатичния район. Основната причина за разрушаване на материала при замразяване е увеличаването с около 9 – 10% обема на водата при превръщането й в лед. При това хидростатичното налягане при замразяване (може да достигне до 200 МРа) предизвиква възникването на вътрешни напрежения като при къртенето, които материалът не може да понесе и се руши. Докато съществува равновесие между породилите се сили от изкристализирането на водата и предизвиканите напрежения в материала разрушаване не се проявява. Мярка за мразоустойчивостта е т. нар. коефициент на насищане Кн, който се определя по формулата Кн = Впм/Внм  Прието е, че при К < 0,8 материалите са мразоустойчиви, т. е. порите са запълнени до 80% с вода. Изпитването на мразоустойчивост става, като за целта се замразяват водонапити до постоянна маса пробни тела в специални хладилни шкафове (камери). Времетраенето е различно 2-4 часа, а температурата не по-малко от -17°С. За мразоустойчиви се смятат материалите, които след изпитването за мразоустойчивост имат загуба на маса не повече от 5%, а загуба на якост не повече от 20-25% от първоначалната и в такива случай не се налага да се кърти, чисти, извозва материала. Мразоустойчивостта има важно практическо значение за строителните материали, подложени на циклично замразяване и размразяване.